Energy harvester per attivare sensori wireless

Dalla rivista:
Automazione e Strumentazione

 

In occasione della Sensors Expo and Conference, che si è svolta il 5-6 giugno a Rosemont (Illinois), MicroGen Systems ha annunciato che le celle di potenza Bolt di energy harvesting per vibrazione attivano una rete di sensori wireless sotto tensione (WSN) utilizzando il mote-on-chip LTC5800-IPM SmartMesh IP Dust Networks di Linear Technology. Il mote Linear è stato alimentato da un energy harvester vibrazionale piezo-Mems (piezoelectric Micro Electro Mechanical Systems) MicroGen o con tecnologia del generatore a micro-potenza (MPG).

Il WSN Linear è costituito da quattro mote ed è stato utilizzato il corrispondente software WSN per la comunicazione efficiente a energia gestita. I mote autoalimentati sono stati abilitati da shaker elettronici impostati su livelli di vibrazioni industriali tipici di 120 Hz e con un’accelerazione di livello G di 0,2 g (g=9,8 m/s2). MicroGen ha esposto i mote alimentati a vibrazione presso gli stand di Linear e di X-FAB Mems Foundry. All’interno della cella di potenza Bolt MicroGen si trova un piccolo chip semiconduttore Mems fabbricato utilizzando tecniche analoghe a quelle del settore dei chip per computer. Il chip è un MPG piezo-Mems da ~1,0 cm2 contenente un micro-cantilever caricato con massa terminale contenente un film sottile piezoelettrico.

Generatore ca di micropotenza basato su piezo-Mems MicroGen, celle di potenza (formato batteria da 9 V) con un’uscita cc da 3,3 V e celle di potenza plug-in che utilizzano un ultra-condensatore o una batteria ricaricabile per una capacità supplementare di stoccaggio dell’energia

L’elettricità ca viene convertita in corrente continua (cc) utilizzando il convertitore di energy harvesting piezoelettrico ca/cc LTC3588-1 di Linear Technology. L’energia viene quindi stoccata temporaneamente in un condensatore da 300 microFarad. L’uscita della cella di potenza è compresa tra 25-500 microWatt a 3,3 Volt cc, in base alla configurazione e alla frequenza. La cella di potenza Bolt attiva un mote di sensori wireless di produttori diversi.

In sostanza, la cella di potenza Bolt è un’unità sostitutiva della batteria che utilizza l’energia prodotta dalle vibrazioni anziché l’energia chimica prodotta da materiali non ecosostenibili.  Lo scopo è eliminare o prolungare la durata delle celle principali o delle batterie ricaricabili nelle applicazioni WSN industriali e di costruzione, dove il lavoro richiesto per sostituire frequentemente le batterie ha un costo proibitivo per l’installazione di un WSN.

Le celle di potenza saranno offerte con armoniche da 50/60 Hz tra 100-1.500 Hz. Gli MPG e le celle di potenza MicroGen sono molto sensibili ai bassi livelli G. A livelli G < 0,1-0,5 g (in funzione della frequenza) a una specifica frequenza di signature industriale, le celle di potenza attiveranno il mote WS collegato. I costi della produzione in volume di MPG e celle di potenza sono calcolati rispettivamente nell’ordine di $0,50 e $1,00 ciascuno.

Inizialmente MicroGen offrirà MPG e celle di potenza Bolt con frequenze di 100, 120 e 600 Hz. Per lo stoccaggio di energia supplementare, le celle di potenza Bolt plug-in saranno disponibili con un ultra-condensatore Panasonic da 22 milliFarad, una batteria allo stato solido Cymbet Corporation da 50 microAmp-hr e una cella a bottone ricaricabile Panasonic da 7,0 milliAmp-hr.

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